JP2019033156A - Wavelength locker, wavelength variable laser device employing the same, and control method for wavelength variable laser device - Google Patents

Wavelength locker, wavelength variable laser device employing the same, and control method for wavelength variable laser device Download PDF

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和雅 高林
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Abstract

To provide a technology capable of independently performing wavelength control and temperature control by detecting deviation of a light source wavelength and temperature deviation of a wavelength filter by a simple method.SOLUTION: A wavelength locker comprises: means for branching a part of an output light from a light source into first monitor light and second monitor light; a first periodic filter to which the first monitor light is inputted; a second periodic filter to which the second monitor light is inputted; a first light-receiving element for monitoring an intensity of the light transmitted through the first periodic filter; and a second light-receiving element for monitoring an intensity of the light transmitted through the second periodic filter. The first periodic filter and the second periodic filter have such a wavelength property that the intensity of the transmitted light is periodically changed with respect to a wavelength. For the first periodic filter and the second periodic filter, shift directions of a wavelength property with respect to a temperature change are reverse to each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、波長ロッカー、これを用いた波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a wavelength locker, a wavelength tunable laser device using the same, and a method for controlling the wavelength tunable laser device.

波長多重を用いた光通信システムの光源として主に波長可変レーザが用いられている。波長可変レーザでは、その発振波長を精密に制御するための波長ロッカーが用いられる。波長ロッカーは、一般的には、波長可変レーザの出力光から分岐された光をエタロンフィルタなどの周期的な透過ピークを有する波長フィルタに通過させて、その透過光強度をモニタする。モニタ値が目標波長でのエタロンの透過光強度の値に合うようにフィードバックをかけて波長を制御する。   A wavelength tunable laser is mainly used as a light source of an optical communication system using wavelength multiplexing. In the wavelength tunable laser, a wavelength locker is used for precisely controlling the oscillation wavelength. In general, the wavelength locker passes light branched from the output light of the wavelength tunable laser through a wavelength filter having a periodic transmission peak such as an etalon filter, and monitors the transmitted light intensity. The wavelength is controlled by applying feedback so that the monitor value matches the value of the transmitted light intensity of the etalon at the target wavelength.

波長ロッカーで、周期的な透過特性を有する波長フィルタ(上記の例ではエタロン)の温度が変化すると、フィルタの透過特性が波長に対して平行にシフトする。そのため、透過光強度のモニタ値が所望の値となるように波長を制御した場合、温度変化によるフィルタの透過特性のシフト量に対応して、光源波長が目標波長からずれてしまうという問題がある。   When the temperature of a wavelength filter (etalon in the above example) having a periodic transmission characteristic is changed by the wavelength locker, the transmission characteristic of the filter shifts in parallel to the wavelength. Therefore, when the wavelength is controlled so that the monitor value of the transmitted light intensity becomes a desired value, there is a problem that the light source wavelength shifts from the target wavelength corresponding to the shift amount of the transmission characteristic of the filter due to the temperature change. .

光送信モジュールにおいて、波長変化に対する透過率の変化量と、外部環境温度変化に対する透過率の変化量の比が、第1の波長測定器と第2の波長測定器の間で異なるように構成された波長モニタが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   In the optical transmission module, the ratio of the change amount of the transmittance with respect to the wavelength change and the change amount of the transmittance with respect to the change in the external environment temperature is configured to be different between the first wavelength measuring device and the second wavelength measuring device. A wavelength monitor has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−32968号公報JP 2005-32968 A

公知の方法では、基準温度における目標値からのモニタ電流の変化量ΔIpd1とΔIpd2の比が、常に2つのエタロンフィルタの温度変動係数の比率と一致するように制御することでレーザの発振波長を安定化させており、制御処理が複雑である。また、温度特性の異なる2つのエタロンフィルタの間で意図しない温度ずれが生じる可能性があり、2つの周期的なフィルタの温度特性のずれの影響だけを正確に抽出することが難しい。   In the known method, the laser oscillation wavelength is stabilized by controlling the ratio of the change amount ΔIpd1 and ΔIpd2 of the monitor current from the target value at the reference temperature to always match the ratio of the temperature fluctuation coefficient of the two etalon filters. The control process is complicated. In addition, an unintended temperature shift may occur between two etalon filters having different temperature characteristics, and it is difficult to accurately extract only the influence of the two periodic filter temperature characteristic shifts.

本発明は、光源波長のずれを制御するための波長フィルタが外部温度変化に関わらず正しく光源波長を検出する技術を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a technique in which a wavelength filter for controlling a deviation of a light source wavelength correctly detects a light source wavelength regardless of an external temperature change.

一つの態様では、波長ロッカーは、
光源からの出力光の一部を第1のモニタ光と第2のモニタ光に分岐する手段と、
前記第1のモニタ光が入力される第1の周期フィルタと、
前記第2のモニタ光が入力される第2の周期フィルタと、
前記第1の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第1の受光素子と、
前記第2の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第2の受光素子と、
を有し、前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、波長に対して透過光の強度が周期的に変化する波長特性を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、温度変化に対する波長特性のシフト方向が互いに逆である。
In one embodiment, the wavelength locker is
Means for branching a part of output light from the light source into first monitor light and second monitor light;
A first periodic filter to which the first monitor light is input;
A second periodic filter to which the second monitor light is input;
A first light receiving element for monitoring the intensity of light transmitted through the first periodic filter;
A second light receiving element for monitoring the intensity of light transmitted through the second periodic filter;
The first periodic filter and the second periodic filter have wavelength characteristics in which the intensity of transmitted light periodically changes with respect to the wavelength,
The first periodic filter and the second periodic filter have opposite wavelength characteristics shift directions with respect to temperature changes.

一つの側面として、光源波長のずれを制御するための波長フィルタが外部温度変化に関わらず正しく光源波長を検出する技術が実現される。   As one aspect, a technique is realized in which a wavelength filter for controlling the deviation of the light source wavelength correctly detects the light source wavelength regardless of an external temperature change.

実施形態の波長ロッカーの模式図である。It is a schematic diagram of the wavelength locker of an embodiment. 実施形態の導波路型フィルタの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the waveguide type filter of embodiment. 実施形態の導波路型フィルタの温度特性と光路長の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature characteristic of the waveguide type filter of embodiment, and optical path length. 実施形態の導波路型フィルタの波長特性と温度特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the wavelength characteristic and temperature characteristic of the waveguide type filter of embodiment. 波長ずれがなく、温度ずれがあるときの特性例を示す図である。It is a figure which shows an example of a characteristic when there is no wavelength shift and there is a temperature shift. 実施形態の導波路型フィルタの波長特性と温度特性の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the wavelength characteristic and temperature characteristic of the waveguide type filter of embodiment. 波長ずれがなく、温度ずれがあるときの特性例を示す図である。It is a figure which shows an example of a characteristic when there is no wavelength shift and there is a temperature shift. 変形例の波長ロッカーの模式図である。It is a schematic diagram of the wavelength locker of a modification. 波長ロッカーを用いた波長可変レーザ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the wavelength tunable laser apparatus using a wavelength locker.

実施形態では、波長に対して周期的な透過特性を持つ第1のフィルタと第2のフィルタの間で、温度変化に対する波長特性のずれの方向が互いに逆になるように設計する。以下の説明では、波長領域で周期的な透過特性を有するフィルタを「周期フィルタ」と呼ぶ。光源波長が目標波長からずれた場合と、周期フィルタの温度がずれた場合で、第1の周期フィルタの透過出力のモニタ値と、第2の周期フィルタの透過出力のモニタ値の増減関係が反転する設計とする。   In the embodiment, the first filter and the second filter having a periodic transmission characteristic with respect to the wavelength are designed such that the direction of the shift of the wavelength characteristic with respect to the temperature change is opposite to each other. In the following description, a filter having periodic transmission characteristics in the wavelength region is referred to as a “periodic filter”. When the light source wavelength deviates from the target wavelength and when the temperature of the periodic filter deviates, the increase / decrease relationship between the monitor value of the transmission output of the first periodic filter and the monitor value of the transmission output of the second periodic filter is inverted. Design to do.

たとえば、温度変化に応じて第1の周期フィルタの透過光のモニタ値と第2の周期フィルタの透過光のモニタ値がともに増加する場合(同一方向の変化)、波長変動に対しては第1の周期フィルタの透過光のモニタ値は増加し、第2の周期フィルタの透過光のモニタ値は減少(逆方向に変化)するように設計する。これにより、光源波長の目標波長からのずれとフィルタ温度のずれを、2つのモニタ値の和、あるいは差を用いて簡単に検出することができる。また、和と差を利用して、光源波長とフィルタ温度の少なくとも一方を他方と独立して制御することができる。   For example, when both the monitor value of the transmitted light of the first periodic filter and the monitor value of the transmitted light of the second periodic filter increase in accordance with the temperature change (change in the same direction), the first change is made for the wavelength variation. The monitor value of the transmitted light of the periodic filter is increased, and the monitor value of the transmitted light of the second periodic filter is decreased (changes in the reverse direction). Thereby, the deviation of the light source wavelength from the target wavelength and the deviation of the filter temperature can be easily detected using the sum or difference of the two monitor values. Further, using the sum and difference, at least one of the light source wavelength and the filter temperature can be controlled independently of the other.

波長に対して周期的な透過特性を有する2つのフィルタを1チップ上にモノリシックに集積する場合は、2つのフィルタ間で温度を同一にすることが比較的容易になる。この場合、フィルタ間の温度特性の差分を正確に抽出して、波長モニタと温度モニタを区別して行うことができる。   When two filters having periodic transmission characteristics with respect to the wavelength are monolithically integrated on one chip, it is relatively easy to make the temperatures the same between the two filters. In this case, it is possible to accurately extract the difference in temperature characteristics between the filters and distinguish between the wavelength monitor and the temperature monitor.

図1は、実施形態の波長ロッカー10の模式図である。波長可変レーザ等の光源からの出力光は、ビームスプリッタ(BS)によって一部、たとえば10%程度が分岐され、透過特性が周期的な2つのフィルタに入力される。2つのフィルタを、第1の周期フィルタ11と、第2の周期フィルタ12とする。透過特性が周期的とは、波長に対してフィルタの出力光の強度が周期的に変化する波長特性を持つことを意味する。図1の例では、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12は、同じ基板13上にモノリシックに形成された導波路型の周期フィルタであり、波長ロッカー用のフィルタ集積素子19として形成されている。   Drawing 1 is a mimetic diagram of wavelength locker 10 of an embodiment. A part of the output light from a light source such as a wavelength tunable laser is branched by a beam splitter (BS), for example, about 10%, and is input to two filters having periodic transmission characteristics. The two filters are a first periodic filter 11 and a second periodic filter 12. The term “transmission characteristic is periodic” means that the transmission characteristic has a wavelength characteristic in which the intensity of the output light of the filter changes periodically with respect to the wavelength. In the example of FIG. 1, the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are waveguide type periodic filters formed monolithically on the same substrate 13 and formed as a filter integrated element 19 for wavelength lockers. Has been.

ビームスプリッタ(BS)で分岐された光は、フィルタ集積素子19上に形成された光分岐導波路14で分岐される。光分岐導波路14での分岐比は、たとえば1:1である。第1の周期フィルタ11は分岐路の一方に接続され、第2の周期フィルタ12は分岐路の他方に接続されている。第1の周期フィルタ11を透過した光は、フィルタ集積素子19から出力されて第1の受光素子15(フォトダイオードPD1)に入射し、その光強度がモニタされる。第2の周期フィルタ12を透過した光は、フィルタ集積素子19から出力されて第2の受光素子16(フォトダイオードPD2)に入射し、その光強度がモニタされる。   The light branched by the beam splitter (BS) is branched by the optical branching waveguide 14 formed on the filter integrated element 19. The branching ratio in the optical branching waveguide 14 is, for example, 1: 1. The first periodic filter 11 is connected to one of the branch paths, and the second periodic filter 12 is connected to the other of the branch paths. The light transmitted through the first periodic filter 11 is output from the filter integrated element 19 and is incident on the first light receiving element 15 (photodiode PD1), and its light intensity is monitored. The light transmitted through the second periodic filter 12 is output from the filter integrated element 19 and is incident on the second light receiving element 16 (photodiode PD2), and its light intensity is monitored.

光分岐導波路14として、例えば、1×2の多モード干渉導波路や、分岐比が1:1となるように結合長が調整された方向性結合器導波路を用いることができる。光分岐導波路14は、ビームスプリッタ(BS)で分岐された光をさらに、第1のモニタ光と第2のモニタ光に分岐して、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12にそれぞれ入射させる。   As the optical branching waveguide 14, for example, a 1 × 2 multimode interference waveguide or a directional coupler waveguide whose coupling length is adjusted so that the branching ratio is 1: 1 can be used. The optical branching waveguide 14 further splits the light branched by the beam splitter (BS) into the first monitor light and the second monitor light, and supplies them to the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12. Make each incident.

第1の周期フィルタ11は、長さの異なる第1導波路111と第2導波路112を有する非対称のマッハツェンダ(MZ:Mach-Zhender)干渉計で形成される。第1導波路111と第2導波路112は、1×2の入力側光カプラ113と、2×1の出力側光カプラ114の間に延びる。   The first periodic filter 11 is formed of an asymmetric Mach-Zhender (MZ) interferometer having a first waveguide 111 and a second waveguide 112 having different lengths. The first waveguide 111 and the second waveguide 112 extend between the 1 × 2 input-side optical coupler 113 and the 2 × 1 output-side optical coupler 114.

第2の周期フィルタ12は、長さの異なる第3導波路121と第4導波路122を有する非対称のMZ干渉計で形成される。第3導波路121と第4導波路122は、1×2の入力側光カプラ123と、2×1の出力側光カプラ124の間に延びる。   The second periodic filter 12 is formed of an asymmetric MZ interferometer having a third waveguide 121 and a fourth waveguide 122 having different lengths. The third waveguide 121 and the fourth waveguide 122 extend between the 1 × 2 input-side optical coupler 123 and the 2 × 1 output-side optical coupler 124.

実施形態の特徴として、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12は、温度変化に対する波長特性のピーク波長のシフトの方向が互いに逆である。これにより、受光素子15と受光素子16のモニタ値の和または差を用いて、波長可変レーザの発振波長、および/または、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の温度を制御することができる。制御の詳細は後述する。   As a feature of the embodiment, the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 have opposite peak wavelength shift directions with respect to temperature change. Thereby, the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser and / or the temperature of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are controlled using the sum or difference of the monitor values of the light receiving element 15 and the light receiving element 16. be able to. Details of the control will be described later.

図2は、第1の周期フィルタ11及び第2の周期フィルタ12の構成を説明する図である。図2(A)を参照すると、第1の周期フィルタ11の短い方の導波路を第1導波路111、長い方の導波路を第2導波路112とする。第2の周期フィルタ12の短い方の導波路を第3導波路121、長い方の導波路を第4導波路122とする。   FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12. Referring to FIG. 2A, the shorter waveguide of the first periodic filter 11 is referred to as a first waveguide 111, and the longer waveguide is referred to as a second waveguide 112. The shorter waveguide of the second periodic filter 12 is referred to as a third waveguide 121, and the longer waveguide is referred to as a fourth waveguide 122.

第1導波路111と第2導波路112の光路長差をΔL0とする。第1導波路111と第2導波路112で光路長差を除く部分の共通の長さをLcomとする。短い方の第1導波路111の長さはLcom、長い方の第2導波路112の長さはLcom+ΔL0である。   The difference in optical path length between the first waveguide 111 and the second waveguide 112 is ΔL0. The common length of the first waveguide 111 and the second waveguide 112 excluding the optical path length difference is Lcom. The length of the shorter first waveguide 111 is Lcom, and the length of the longer second waveguide 112 is Lcom + ΔL0.

同様に、第3導波路121と第4導波路122の光路長差をΔL0、第3導波路121と第4導波路122で光路長差を除く部分の共通の長さをL’comとする。短い方の第3導波路121の長さはL’com、長い方の第4導波路122の長さはL’com+ΔL0である。図2(A)では、主として第1の周期フィルタ11に着目して描かれているが、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12において、2本の導波路間の関係は同じである。   Similarly, the optical path length difference between the third waveguide 121 and the fourth waveguide 122 is ΔL 0, and the common length of the third waveguide 121 and the fourth waveguide 122 excluding the optical path length difference is L′ com. . The length of the shorter third waveguide 121 is L'com, and the length of the longer fourth waveguide 122 is L'com + ΔL0. In FIG. 2A, the drawing is mainly focused on the first periodic filter 11, but the relationship between the two waveguides is the same in the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12. is there.

第1の周期フィルタ11の光路長差ΔL0と、第2の周期フィルタ12の光路長差ΔL0は同じ値に設定され、たとえば、ΔL0=3mmである。非対称MZ干渉計の波長変化に対する透過率の変化(以降、単に「波長特性」と呼ぶ)の周期は光路長差に依存するため、ΔL0を適切に設定することで、所望の周期を得ることができる。ΔL0=3mmと設定した場合は、波長特性の周期を約0.8nm(周波数で約100GHz)に調整できる。   The optical path length difference ΔL0 of the first periodic filter 11 and the optical path length difference ΔL0 of the second periodic filter 12 are set to the same value, for example, ΔL0 = 3 mm. Since the period of the transmittance change (hereinafter simply referred to as “wavelength characteristic”) with respect to the wavelength change of the asymmetric MZ interferometer depends on the optical path length difference, a desired period can be obtained by appropriately setting ΔL0. it can. When ΔL0 = 3 mm is set, the period of the wavelength characteristic can be adjusted to about 0.8 nm (frequency is about 100 GHz).

第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12は、温度が変化した場合の波長特性のピーク波長のシフトの方向が異なる。第1の周期フィルタ11では、温度の上昇に対してピーク波長が長波長側にシフトし、第2の周期フィルタ12では、温度の上昇に対してピーク波長が短波長側にシフトするように設計されている。このような温度特性が反転している導波路型の周期フィルタの構成をさらに詳細に説明する。   The first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are different in the shift direction of the peak wavelength of the wavelength characteristic when the temperature changes. The first periodic filter 11 is designed so that the peak wavelength shifts to the long wavelength side with respect to the temperature rise, and the second periodic filter 12 is designed to shift the peak wavelength to the short wavelength side with respect to the temperature rise. Has been. The configuration of the waveguide type periodic filter having the inverted temperature characteristics will be described in more detail.

図2(B)と図2(C)に示すように、第1導波路111と第2導波路112は、導波路の温度変化に対する等価屈折率の変化が互いに異なるように設計されている。第2導波路112のほうが、第1導波路111よりも、温度に対する屈折率の変化の割合が小さい導波路断面を有する。第3導波路121と第4導波路122は、導波路の温度変化に対する等価屈折率の変化が互いに異なり、第4導波路122のほうが、第3導波路121よりも、温度に対する屈折率の変化の割合が小さい導波路断面を有する。   As shown in FIGS. 2B and 2C, the first waveguide 111 and the second waveguide 112 are designed such that changes in the equivalent refractive index with respect to changes in the waveguide temperature are different from each other. The second waveguide 112 has a waveguide cross section in which the rate of change in refractive index with respect to temperature is smaller than that of the first waveguide 111. The third waveguide 121 and the fourth waveguide 122 are different from each other in the change in the equivalent refractive index with respect to the temperature change of the waveguide, and the fourth waveguide 122 has a change in the refractive index with respect to the temperature rather than the third waveguide 121. Has a waveguide cross section with a small ratio.

このような特性は、たとえば、導波路としてSiOクラッド134内にシリコン(Si)コア層が存在するシリコン細線導波路を用い、第1導波路111のSiコア層135−1よりも、第2導波路112のSiコア層135−2の幅を狭くすることで実現可能である。同様に第3導波路121のSiコア層135−1よりも、第4導波路122のSiコア層135−2の幅を狭くする。Siコア層135−1と135−2は、たとえば基板13としてSOI(Silicon-on-Insulator)基板を用い、上層のシリコン層を露光及び現像によりパターニングすることで形成可能である。SOI基板13のシリコン基板131上のSiO2層132は埋め込み酸化膜であり、下部クラッド層として用いられる。 Such a characteristic is, for example, a silicon fine wire waveguide in which a silicon (Si) core layer is present in the SiO 2 clad 134 as a waveguide, and is more second than the Si core layer 135-1 of the first waveguide 111. This can be realized by narrowing the width of the Si core layer 135-2 of the waveguide 112. Similarly, the width of the Si core layer 135-2 of the fourth waveguide 122 is made narrower than the Si core layer 135-1 of the third waveguide 121. The Si core layers 135-1 and 135-2 can be formed, for example, by using an SOI (Silicon-on-Insulator) substrate as the substrate 13 and patterning the upper silicon layer by exposure and development. The SiO2 layer 132 on the silicon substrate 131 of the SOI substrate 13 is a buried oxide film and is used as a lower cladding layer.

Siコア層の幅の変化により温度に対する屈折率変化の割合が変わるのは、SiのほうがSiO2と比較して温度に対する屈折率変化の割合が1桁大きいからである。Siコア層135−1の幅が太く光閉じ込めが強い場合には、温度変化に対する等価屈折率の変化が大きくなる。逆に、Siコア層135−2の幅が狭く光閉じ込めが弱い場合には、温度変化に対する等価屈折率の変化が小さくなる。   The rate of change in refractive index with respect to temperature changes due to the change in the width of the Si core layer because Si has a rate of change in refractive index with respect to temperature that is one order of magnitude higher than that of SiO2. When the width of the Si core layer 135-1 is large and the optical confinement is strong, the change in the equivalent refractive index with respect to the temperature change becomes large. Conversely, when the width of the Si core layer 135-2 is narrow and the light confinement is weak, the change in the equivalent refractive index with respect to the temperature change becomes small.

図2の構成をとることで、一例として、第1導波路111の温度に対する屈折率変化の割合を+0.0042%/℃、第2導波路112の温度に対する屈折率変化の割合を+0.0026%/℃に設定する。第3導波路121は第1導波路111と同じ光閉じ込め構造を有し、温度に対する屈折率変化の割合を第1導波路111と同じにする。第4導波路122は第2導波路112と同じ光閉じ込め構造を有し、温度に対する屈折率変化の割合を第2導波路112と同じにする。非対称MZ干渉計型の第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12のそれぞれは、温度に対する屈折率変化の割合が大きく短い導波路と、温度に対する屈折率変化の割合が小さく長い導波路で形成される。   By taking the configuration of FIG. 2, as an example, the rate of change in refractive index with respect to the temperature of the first waveguide 111 is + 0.0042% / ° C., and the rate of change in refractive index with respect to the temperature of the second waveguide 112 is +0.0026. Set to% / ° C. The third waveguide 121 has the same optical confinement structure as the first waveguide 111, and the ratio of the refractive index change with respect to temperature is the same as that of the first waveguide 111. The fourth waveguide 122 has the same optical confinement structure as the second waveguide 112, and the ratio of the refractive index change with respect to temperature is the same as that of the second waveguide 112. Each of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 of the asymmetric MZ interferometer type is a waveguide having a large ratio of refractive index change with respect to temperature and a short waveguide, and a waveguide having a small ratio of refractive index change with respect to temperature. It is formed.

なお、ここでは温度特性が異なる導波路の例として、光閉じ込めが異なるシリコン細線導波路を用いる例を挙げているが、これに限らず、屈折率変化の温度依存性が互いに異なる2つの導波路なら何でもよい。例えば、導波路を構成する材料は、化合物半導体や石英系材料でもよく、2つの導波路間で温度特性を変えるために、温度特性が異なる2つの材料でそれぞれの導波路を形成してもよい。   In addition, although the example which uses the silicon | silicone thin wire | line waveguide from which optical confinement differs is mentioned as an example of a waveguide from which temperature characteristics differ here, it is not restricted to this, Two waveguides from which the temperature dependence of a refractive index change mutually differs Anything is fine. For example, the material constituting the waveguide may be a compound semiconductor or a quartz-based material, and each waveguide may be formed of two materials having different temperature characteristics in order to change the temperature characteristics between the two waveguides. .

非対称MZ干渉計を形成する2つのシリコン細線導波路間で光閉じ込めの程度を異ならせるには、Siコア層の高さを異ならせる、Siコア層の高さと幅の両方を異ならせる等の構成を採用してもよい。2つの導波路のうちの一方の導波路で、コア層の高さと幅の少なくともひとつを他方の導波路よりも大きくすることで、光閉じ込めを大きくして温度変化に対する屈折率の変化を大きくすることができる。あるいは、2つの導波路間でコアとなる導波路の形状を変えてもよい。第1導波路111と第3導波路121を、光閉じ込め効果の高いリブ型のシリコンコアで形成し、第2導波路112と第4導波路122を細線型のシリコンコアで形成してもよい。この場合も、第1導波路111と第2導波路112の間、及び第3導波路121と第4導波路122の間で温度変化に対する屈折率変化の程度を異ならせることができる。   In order to make the degree of optical confinement different between two silicon wire waveguides forming an asymmetric MZ interferometer, the height of the Si core layer is made different, the height and the width of the Si core layer are made different, etc. May be adopted. In one of the two waveguides, at least one of the height and width of the core layer is made larger than that of the other waveguide, thereby increasing the optical confinement and increasing the refractive index change with respect to temperature change. be able to. Or you may change the shape of the waveguide used as a core between two waveguides. The first waveguide 111 and the third waveguide 121 may be formed of a rib-type silicon core having a high light confinement effect, and the second waveguide 112 and the fourth waveguide 122 may be formed of a thin-line silicon core. . Also in this case, the degree of refractive index change with respect to temperature change can be made different between the first waveguide 111 and the second waveguide 112 and between the third waveguide 121 and the fourth waveguide 122.

図3は、実施形態の周期フィルタの温度特性と光路長の関係を示す図である。2つの導波路間で温度特性が異なる非対称MZ干渉計で、2つの導波路間の光路長差ΔL0を維持したまま共通光路長Lcomを変化させたときの温度特性(nm/℃)の変化を示す。この温度特性は、温度変化に対する非対称MZ干渉計の波長特性のピーク波長のシフト量で表わされる。横軸でLcom=0mmの点は、第1導波路111(または第3導波路121)の長さがゼロである点を示す。   FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the temperature characteristics of the periodic filter according to the embodiment and the optical path length. Changes in temperature characteristics (nm / ° C) when the common optical path length Lcom is changed while maintaining the optical path length difference ΔL0 between the two waveguides with an asymmetric MZ interferometer having different temperature characteristics between the two waveguides. Show. This temperature characteristic is expressed by the shift amount of the peak wavelength of the wavelength characteristic of the asymmetric MZ interferometer with respect to the temperature change. A point where Lcom = 0 mm on the horizontal axis indicates a point where the length of the first waveguide 111 (or the third waveguide 121) is zero.

第1導波路111(または第3導波路121)の長さがゼロの場合、非対称MZ干渉計の温度特性は第2導波路112(または第4導波路122)の温度特性がそのまま反映される。第2導波路112(または第4導波路122)の等価屈折率変化の割合がそのまま表れ、波長特性の変動は0.0026%/℃の割合で発生する。たとえば、長距離光通信で一般的に用いられている1550nm帯の波長では、約0.04nm/℃の割合で波長は長波長側へシフトする。第1導波路111と第2導波路112の光路長差ΔL0を維持した状態で、第1導波路111と第2導波路112の双方を長くするにつれ、すなわち共通光路長Lcomを長くするにつれ、非対称MZ干渉計の温度特性は減少する。共通光路長Lcomがある長さを超えると、温度増加に伴って波長特性のピーク波長は短波長側にシフトする。   When the length of the first waveguide 111 (or the third waveguide 121) is zero, the temperature characteristic of the asymmetric MZ interferometer reflects the temperature characteristic of the second waveguide 112 (or the fourth waveguide 122) as it is. . The ratio of the equivalent refractive index change of the second waveguide 112 (or the fourth waveguide 122) appears as it is, and the wavelength characteristic variation occurs at a rate of 0.0026% / ° C. For example, at a wavelength of 1550 nm band that is generally used in long-distance optical communication, the wavelength shifts to the long wavelength side at a rate of about 0.04 nm / ° C. While maintaining the optical path length difference ΔL0 between the first waveguide 111 and the second waveguide 112, as both the first waveguide 111 and the second waveguide 112 are lengthened, that is, as the common optical path length Lcom is lengthened, The temperature characteristics of the asymmetric MZ interferometer are reduced. When the common optical path length Lcom exceeds a certain length, the peak wavelength of the wavelength characteristic shifts to the short wavelength side as the temperature increases.

図3の例で、第1導波路111の光路長を1mm、第2導波路112の光路長を4mmとすると(Lcom=1mm、ΔL0=3mm)、第1の周期フィルタ11の温度変化による波長特性のシフト量は+0.032nm/℃である。一方、第3導波路121の光路長を9mm、第4導波路122の光路長を12mmとすると(Lcom=9mm、ΔL0=3mm)、第2の周期フィルタ12の温度変化による波長特性のシフト量は−0.032nm/℃となり、負の方向(短波長側)へのシフトが発生する。これにより、温度特性が逆になる2つの周期フィルタを実現することができる。以下に、互いに逆の温度特性が得られる原理を説明する。   In the example of FIG. 3, when the optical path length of the first waveguide 111 is 1 mm and the optical path length of the second waveguide 112 is 4 mm (Lcom = 1 mm, ΔL0 = 3 mm), the wavelength due to the temperature change of the first periodic filter 11 The shift amount of the characteristic is +0.032 nm / ° C. On the other hand, when the optical path length of the third waveguide 121 is 9 mm and the optical path length of the fourth waveguide 122 is 12 mm (Lcom = 9 mm, ΔL0 = 3 mm), the shift amount of the wavelength characteristic due to the temperature change of the second periodic filter 12 Becomes −0.032 nm / ° C., and a shift in the negative direction (short wavelength side) occurs. Thereby, two periodic filters with opposite temperature characteristics can be realized. Hereinafter, the principle of obtaining opposite temperature characteristics will be described.

温度変動の影響を含めたときの第1導波路111と第2導波路112の光路長差ΔL12は、式(1)で与えられる。光路長差ΔL12の温度依存性が導波路型の周期フィルタの波長特性の温度依存性を決定する。   The optical path length difference ΔL12 between the first waveguide 111 and the second waveguide 112 when the influence of the temperature fluctuation is included is given by Expression (1). The temperature dependence of the optical path length difference ΔL12 determines the temperature dependence of the wavelength characteristics of the waveguide type periodic filter.

ΔL12=L2×(1+βΔT)−L1×(1+αΔT) (1)
ここで、L1とL2は温度が所定値のときの第1導波路111と第2導波路112のそれぞれの光路長である。αとβは、第1導波路111と第2導波路112の温度に対する等価屈折率の変化の割合であり、ともに正の値、かつα>βである。上述のように、第1導波路111の温度変化に対する屈折率変化の割合の方が、第2導波路の温度変化に対する屈折率変化よりも大きく設計されているからである。
光路長L1とL2は、非対称MZ干渉計のフィルタ周期を所望の値に設定する観点から、L2とL1の差(L2−L1=ΔL0)が固定の値となるように設定される。この例ではΔL0=3mmである。光路長差ΔL0を固定したまま第1導波路111と第2導波路112の双方を長くしたときの共通光路長Lcomに対して、温度変動がある場合の第1導波路111と第2導波路112の光路長差ΔL12は、
ΔL12=(ΔL0+Lcom)×(1+βΔT)−Lcom×(1+αΔT)
=ΔL0+{βΔL−(α−β)Lcom}ΔT
=ΔL0+CΔT (2)
と表される。ここで、Cは非対称MZ干渉計の光路長差の温度変化の係数であり、式(2)から、
C=βΔL−(α−β)Lcom (3)
と表される。
ΔL12 = L2 × (1 + βΔT) −L1 × (1 + αΔT) (1)
Here, L1 and L2 are the optical path lengths of the first waveguide 111 and the second waveguide 112 when the temperature is a predetermined value. α and β are ratios of changes in the equivalent refractive index with respect to the temperature of the first waveguide 111 and the second waveguide 112, both of which are positive values and α> β. As described above, the ratio of the refractive index change with respect to the temperature change of the first waveguide 111 is designed to be larger than the refractive index change with respect to the temperature change of the second waveguide 111.
The optical path lengths L1 and L2 are set such that the difference between L2 and L1 (L2−L1 = ΔL0) is a fixed value from the viewpoint of setting the filter period of the asymmetric MZ interferometer to a desired value. In this example, ΔL0 = 3 mm. The first waveguide 111 and the second waveguide when there is a temperature variation with respect to the common optical path length Lcom when both the first waveguide 111 and the second waveguide 112 are lengthened while the optical path length difference ΔL0 is fixed. The optical path length difference ΔL12 of 112 is
ΔL12 = (ΔL0 + Lcom) × (1 + βΔT) −Lcom × (1 + αΔT)
= ΔL0 + {βΔL− (α−β) Lcom} ΔT
= ΔL0 + CΔT (2)
It is expressed. Here, C is a coefficient of temperature change of the optical path length difference of the asymmetric MZ interferometer, and from Equation (2),
C = βΔL− (α−β) Lcom (3)
It is expressed.

第1導波路111と第2導波路をともに長くするにつれて、すなわちLcomを大きくするにつれて係数Cは減少し、
Lcom>βΔL/(α−β) (4)
となる条件で、温度に対する光路長差の変化が負になる。非対称MZ干渉計で形成される周期フィルタ11の波長特性は、光路長差ΔL12の変化に依存し、光路長差ΔL12が大きくなると長波長側にシフトし、小さくなると短波長側にシフトする。したがって、図3のように共通光路長Lcomの値を調整することによって、温度による波長シフトの方向を反転させることができ、温度特性が互いに反転した導波路型の周期フィルタ11、12を実現することができる。
The coefficient C decreases as both the first waveguide 111 and the second waveguide are lengthened, that is, as Lcom is increased.
Lcom> βΔL / (α−β) (4)
Under such conditions, the change in the optical path length with respect to temperature becomes negative. The wavelength characteristic of the periodic filter 11 formed by the asymmetric MZ interferometer depends on the change of the optical path length difference ΔL12, and shifts to the long wavelength side when the optical path length difference ΔL12 increases, and shifts to the short wavelength side when it decreases. Therefore, by adjusting the value of the common optical path length Lcom as shown in FIG. 3, the direction of the wavelength shift due to temperature can be reversed, and the waveguide type periodic filters 11 and 12 whose temperature characteristics are mutually inverted are realized. be able to.

次に、互いに温度特性が反転した第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12を用いた波長ロッカーと、その波長制御について説明する。   Next, a wavelength locker using the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 whose temperature characteristics are inverted from each other and wavelength control thereof will be described.

図4は、実施形態の導波路型の第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の波長特性の一例を示す。この例では、レーザの目標波長付近において、太い実線で示される第1の周期フィルタ11の波長に対する透過率(「モニタ1」と標記されるサインカーブ)の傾きは正になっている。細い実線で示される第2の周期フィルタ12の波長に対する透過率(「モニタ2」と標記されるサインカーブ)の傾きは負となっている。   FIG. 4 shows an example of the wavelength characteristics of the waveguide-type first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 of the embodiment. In this example, the slope of the transmittance (sine curve labeled “monitor 1”) with respect to the wavelength of the first periodic filter 11 indicated by a thick solid line is positive in the vicinity of the target wavelength of the laser. The slope of the transmittance (sine curve labeled “monitor 2”) with respect to the wavelength of the second periodic filter 12 indicated by a thin solid line is negative.

第1の受光素子15(PD1)と第2の受光素子16(PD2)のモニタ値は、それぞれ第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の透過率に相当するため、モニタ値の傾きが、第1の受光素子15では正、第2の受光素子16では負となる。図4(A)に示すように、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の透過率がクロスする点の波長が、所定の温度で目標波長に一致するように調整されている。換言すると、第1の受光素子15でのモニタ値と、第2の受光素子16でのモニタ値がクロスする波長が目標波長に一致するように調整されている。この波長調整は、たとえば非対称MZ干渉計の一部に局所ヒータを用いた位相シフタを配置して、位相シフタへ注入する電流量を調整することで実現可能である。   The monitor values of the first light receiving element 15 (PD1) and the second light receiving element 16 (PD2) correspond to the transmittances of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12, respectively. However, the first light receiving element 15 is positive, and the second light receiving element 16 is negative. As shown in FIG. 4A, the wavelength at the point where the transmittances of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 cross each other is adjusted to match the target wavelength at a predetermined temperature. In other words, the wavelength at which the monitor value at the first light receiving element 15 and the monitor value at the second light receiving element 16 cross each other is adjusted to coincide with the target wavelength. This wavelength adjustment can be realized, for example, by arranging a phase shifter using a local heater in a part of the asymmetric MZ interferometer and adjusting the amount of current injected into the phase shifter.

図4(B)は、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタを上記の波長関係に調整し、波長ロッカー用のフィルタ集積素子19の温度が所定の温度に保たれたままで、レーザの波長が目標波長から長波長側にずれた場合を示す。この場合、第1の受光素子15のモニタ値(モニタ1)、すなわち第1の周期フィルタ11の透過率が増大し、第2の受光素子16のモニタ値(モニタ2)、すなわち第2の周期フィルタ12の透過率は同じ分だけ減少する。光源の波長がずれた場合は、第1の受光素子15のモニタ値と、第2の受光素子のモニタ値の差が変化し、和はほぼ一定となる。図4(C)は、図4(B)の状態からさらに、波長ロッカー用のフィルタ集積素子19の温度が所定の温度よりも高くなった場合を示す。この場合、第1の周期フィルタ11の波長特性は、太い点線の状態から長波長側にシフトし、第2の周期フィルタ12の波長特性は、細い点線の状態から同じ量だけ短波長側にシフトする。その結果、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の波長特性がクロスする波長は変化せず、目標波長に維持される。目標波長において、第1の受光素子15のモニタ値と、第2の受光素子16のモニタ値がともに同じ割合で減少する。したがって、フィルタの温度が変化したときに第1の受光素子15のモニタ値と第2の受光素子のモニタ値の差がゼロになるのは、光源の波長が目標波長に一致する場合である。第1の受光素子15のモニタ値と第2の受光素子16のモニタ値の差がゼロになるように光源の波長を制御することで、温度に依らず目標波長に精度良く合わせることができる。   In FIG. 4B, the first periodic filter 11 and the second periodic filter are adjusted to the above wavelength relationship, and the temperature of the filter integrated element 19 for wavelength locker is kept at a predetermined temperature, The case where the wavelength is shifted from the target wavelength toward the long wavelength side is shown. In this case, the monitor value (monitor 1) of the first light receiving element 15, that is, the transmittance of the first periodic filter 11, increases, and the monitor value (monitor 2) of the second light receiving element 16, that is, the second period. The transmittance of the filter 12 decreases by the same amount. When the wavelength of the light source deviates, the difference between the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element changes, and the sum becomes substantially constant. FIG. 4C shows a case where the temperature of the filter integrated element 19 for wavelength locker is higher than a predetermined temperature from the state of FIG. 4B. In this case, the wavelength characteristic of the first periodic filter 11 is shifted from the thick dotted line state to the long wavelength side, and the wavelength characteristic of the second periodic filter 12 is shifted from the thin dotted line state to the short wavelength side by the same amount. To do. As a result, the wavelength at which the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 cross does not change and is maintained at the target wavelength. At the target wavelength, the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element 16 both decrease at the same rate. Therefore, the difference between the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element becomes zero when the filter temperature changes when the wavelength of the light source matches the target wavelength. By controlling the wavelength of the light source so that the difference between the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element 16 becomes zero, it is possible to accurately match the target wavelength regardless of the temperature.

温度に対するモニタ値の変化に着目すると、温度が変化した場合に第1の受光素子15のモニタ値と第2の受光素子16のモニタ値の和をとると、和の値は光源波長のずれにはあまり依存せずに、温度変化に強く依存して変化する。これは、モニタ値の和をとることで、2つの周期フィルタの目標波長付近での波長特性の反転により、波長ずれの影響が互いに相殺されるからである。2つのモニタ値の和をとることで、光源の波長が目標波長からずれている場合でも、主として温度変動の影響だけを抽出することができる。   Paying attention to the change in the monitor value with respect to the temperature, if the sum of the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element 16 is taken when the temperature changes, the sum value becomes the deviation of the light source wavelength. Does not depend on much, but changes strongly depending on temperature changes. This is because by taking the sum of the monitor values, the effects of wavelength shifts cancel each other due to the reversal of the wavelength characteristics in the vicinity of the target wavelength of the two periodic filters. By taking the sum of the two monitor values, even if the wavelength of the light source is deviated from the target wavelength, only the influence of temperature fluctuations can be extracted.

実施形態のように、温度特性が互いに反転した導波路型の第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12を用い、第1の受光素子15でのモニタ値と第2の受光素子16でのモニタ値の和または差をとることにより、目標波長からの波長のずれと、所定温度からのフィルタ温度のずれを簡易な方法で精度良くモニタすることができる。従来法と比較して単純なモニタ値の演算で、光源波長及び/又は波長ロッカー用のフィルタ集積素子19の温度を互いに独立して精度よく制御することができる。   As in the embodiment, the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 having the temperature characteristics inverted from each other are used, and the monitor value of the first light receiving element 15 and the second light receiving element 16 are used. By taking the sum or difference of these monitor values, it is possible to accurately monitor the deviation of the wavelength from the target wavelength and the deviation of the filter temperature from the predetermined temperature by a simple method. The light source wavelength and / or the temperature of the filter integrated element 19 for wavelength locker can be accurately controlled independently of each other by simple monitor value calculation as compared with the conventional method.

図5に、レーザの発振波長が目標波長に一致しており、かつ、フィルタの温度がずれた場合のフィルタ特性を示す。図5(A)は、図4(A)と同様に、波長ずれも温度ずれもない状態である。温度に対するモニタ値の変化に注目すると、図5(B)のように温度が変化した場合、第1、第2のフォトダイオードともにモニタ値が減少するため(たとえばモニタ値aからbに減少)、モニタ値の和を取ると温度の変化を抽出することができる。また、温度がずれている状態で、さらに波長がずれた場合でも、和を取ることによって波長ずれによる第1、第2のフォトダイオードのモニタ値の増減が相殺される。したがって、和を取ることにより、仮に波長が目標波長からずれている場合でも、主に温度変動の影響だけを抽出することが可能となる。   FIG. 5 shows the filter characteristics when the laser oscillation wavelength matches the target wavelength and the temperature of the filter deviates. FIG. 5A shows a state in which there is no wavelength shift or temperature shift as in FIG. 4A. Focusing on the change in the monitor value with respect to the temperature, when the temperature changes as shown in FIG. 5B, the monitor value decreases for both the first and second photodiodes (for example, the monitor value decreases from a monitor value a to b). By taking the sum of the monitor values, the change in temperature can be extracted. Further, even when the wavelength is further shifted in a state where the temperature is shifted, the increase / decrease in the monitor values of the first and second photodiodes due to the wavelength shift is canceled by taking the sum. Therefore, by taking the sum, it is possible to extract mainly the influence of temperature fluctuations even if the wavelength is deviated from the target wavelength.

図6は、実施形態の導波路型の第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の波長特性の別の例を示す。図6(A)では、所定の温度において、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の波長特性が重なり、かつ目標波長での透過率が50%となるように調整されている。図4と同様に、第1の受光素子15のモニタ値と第2の受光素子16のモニタ値は、それぞれ第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の透過率に相当し、所定の温度では第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12で波長に対するモニタ値の変化が同じになる。   FIG. 6 shows another example of the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 of the waveguide type according to the embodiment. In FIG. 6A, the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 overlap at a predetermined temperature, and the transmittance at the target wavelength is adjusted to 50%. As in FIG. 4, the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element 16 correspond to the transmittances of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12, respectively. At temperature, the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 have the same change in monitor value with respect to wavelength.

図6(B)で、波長ロッカー用のフィルタ集積素子19が所定の温度に保たれたまま光源波長がずれると、波長のずれに応じて、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の透過率が50%からずれ、それに応じて、第1の受光素子15と第2の受光素子16のモニタ値も変化する。したがって、第1の受光素子15と第2の受光素子16でモニタ値がともに透過率50%に相当する値になるように光源波長を制御すれば、一般的な波長ロッカーと同様の手法で光源(レーザ)の波長を制御することが可能である。なお、上述した「所定の温度」では、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12で波長特性が一致しているので、モニタ値の差は波長ずれによらずゼロとなる。   In FIG. 6B, when the wavelength of the light source shifts while the wavelength locker filter integrated element 19 is kept at a predetermined temperature, the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are changed according to the wavelength shift. The transmittance of the first light receiving element 15 and the second light receiving element 16 changes accordingly. Therefore, if the light source wavelength is controlled so that the monitor values of both the first light receiving element 15 and the second light receiving element 16 are equivalent to the transmittance of 50%, the light source can be obtained in the same manner as a general wavelength locker. It is possible to control the wavelength of (laser). Note that, at the “predetermined temperature” described above, the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are the same, so the difference between the monitor values is zero regardless of the wavelength shift.

図6(C)で、図6(B)の状態からさらに温度ずれが発生した場合は、第1の周期フィルタ11のモニタ出力は長波長側にシフトし、第2の周期フィルタ12のモニタ出力は短波長側にシフトする。その結果、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の間で波長特性がかい離する。目標波長で、第1の受光素子15のモニタ値は減少し、第2の受光素子16のモニタ値は増加する。第1の受光素子15のモニタ出力と第2の受光素子16のモニタ出力が互いに逆の動きをするため、和をとった場合は、互いに相殺し、温度ずれの有無に依らずに、ほぼ一定の値をとる。したがって、温度によらず、2つのモニタ値の和をとって、モニタ値の平均値が目標透過率(この例では、透過率50%)に相当する値となるように光源(レーザ)の波長を制御すれば、光源波長を目標波長に合わせることができる。   In FIG. 6C, when a temperature deviation further occurs from the state of FIG. 6B, the monitor output of the first periodic filter 11 shifts to the long wavelength side, and the monitor output of the second periodic filter 12 Shifts to the short wavelength side. As a result, the wavelength characteristics are separated between the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12. At the target wavelength, the monitor value of the first light receiving element 15 decreases and the monitor value of the second light receiving element 16 increases. Since the monitor output of the first light receiving element 15 and the monitor output of the second light receiving element 16 move in opposite directions, when they are summed, they cancel each other and are almost constant regardless of the presence or absence of temperature deviation. Takes the value of Therefore, the wavelength of the light source (laser) is taken so that the sum of the two monitor values is taken regardless of the temperature, and the average value of the monitor values becomes a value corresponding to the target transmittance (in this example, the transmittance is 50%). Is controlled, the light source wavelength can be adjusted to the target wavelength.

波長ロッカー用のフィルタ集積素子19の温度が変化した場合は、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の波長特性にずれが生じるため、それぞれのモニタ値の差分をとれば、温度ずれをモニタすることができる。   When the temperature of the filter integrated element 19 for wavelength locker changes, the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are shifted. Therefore, if the difference between the respective monitor values is taken, the temperature shift Can be monitored.

図7に、レーザの発振波長が目標波長に一致しており、かつ、フィルタの温度がずれた場合のフィルタ特性を示す。図7(A)は、図6(A)と同様に、波長ずれも温度ずれもない状態を示す。このときの2つのモニタ値の差はゼロである。図7(B)のように、波長ロッカー用フィルタ素子の温度が変化した場合には、第1、第2の導波路型周期フィルタの波長特性にずれが生じ、一方のモニタ値は増加し、他方のモニタ値は減少する。したがってモニタ値の差分を取れば、温度ずれをモニタすることが可能である。モニタ値の差が0となるように温度を制御すれば、波長ロッカー用のフィルタの温度を所望の値に調整することが可能となる。   FIG. 7 shows the filter characteristics when the laser oscillation wavelength matches the target wavelength and the temperature of the filter deviates. FIG. 7A shows a state in which there is no wavelength shift or temperature shift as in FIG. 6A. The difference between the two monitor values at this time is zero. As shown in FIG. 7B, when the temperature of the wavelength locker filter element changes, a shift occurs in the wavelength characteristics of the first and second waveguide type periodic filters, and one monitor value increases. The other monitor value decreases. Therefore, if the difference between the monitor values is taken, the temperature deviation can be monitored. If the temperature is controlled so that the difference between the monitor values becomes 0, the temperature of the wavelength locker filter can be adjusted to a desired value.

第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12は、温度変化に対する波長特性の変化の方向が逆であることを前提として波長特性が同じに設定されているか(図6、7)、波長特性の傾きが逆方向に設定されているか(図4、5)によって、モニタ値の演算が変わってくる。   Whether the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are set to be the same on the assumption that the direction of the change of the wavelength characteristic with respect to the temperature change is reversed (FIGS. 6 and 7). The calculation of the monitor value varies depending on whether the inclination of is set in the reverse direction (FIGS. 4 and 5).

図4、5の例では、波長ずれを2つのモニタ値の差で検出し、温度ずれを2つのモニタ値の和で検出したが、図6、7の例では、波長ずれを2つのモニタ値の和で検出し、温度ずれを2つのモニタ値の差で検出している。図4〜図7に共通して、第1の受光素子15と第2の受光素子16のモニタ値の単純な和と差をとることで、目標波長からの波長ずれと、所定の温度からの温度ずれを精度よくモニタすることができる。従来の構成と比較して、モニタ値の単純な演算で波長制御と、フィルタ集積素子19の温度制御を互いに精度独立して精度良く実施することができる。   4 and 5, the wavelength shift is detected by the difference between the two monitor values, and the temperature shift is detected by the sum of the two monitor values. In the examples of FIGS. 6 and 7, the wavelength shift is detected by the two monitor values. The temperature difference is detected by the difference between the two monitor values. 4 to 7, by taking a simple sum and difference of the monitor values of the first light receiving element 15 and the second light receiving element 16, the wavelength deviation from the target wavelength and the predetermined temperature Temperature deviation can be monitored with high accuracy. Compared with the conventional configuration, the wavelength control and the temperature control of the filter integrated element 19 can be accurately and independently performed with a simple calculation of the monitor value.

図4〜図7の例では、第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の温度変化に対する波長特性のずれが、逆方向で同じシフト量である例を示しているが、完全に同じシフト量でない場合にも十分に効果を奏する。第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12で温度変化による波長特性のずれは常に相殺される方向に働くため、一般的な波長ロッカーと比較して、波長ロッカーの温度変化に対する発振波長のずれの影響を低減できるからである。   In the example of FIGS. 4 to 7, the wavelength characteristic shift with respect to the temperature change of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 shows the same shift amount in the reverse direction, but completely the same. Even when it is not the shift amount, it is sufficiently effective. Since the shift of the wavelength characteristic due to the temperature change always works in the direction in which the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 cancel each other, the oscillation wavelength with respect to the temperature change of the wavelength locker is compared with the general wavelength locker. This is because the influence of deviation can be reduced.

<変形例>
図8は、変形例の波長ロッカー10Aの模式図である。波長ロッカー10Aは、図1の波長ロッカー10の構成に加えて、第3の受光素子17(PD3)と、第3の受光素子17へレーザ光を分岐するためのビームスプリッタ(BS2)を有する。図1と同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。第3の受光素子17は、波長依存性を持つフィルタ等を通さずに、光源の出力光そのものに比例した光強度を検出する。
<Modification>
FIG. 8 is a schematic diagram of a modified wavelength locker 10A. The wavelength locker 10A includes a third light receiving element 17 (PD3) and a beam splitter (BS2) for branching the laser light to the third light receiving element 17 in addition to the configuration of the wavelength locker 10 of FIG. The same components as those in FIG. The third light receiving element 17 detects the light intensity proportional to the output light itself of the light source without passing through a wavelength-dependent filter or the like.

第3の受光素子17からのモニタ出力を用いて、第1の周期フィルタ11の透過光を検出する第1の受光素子15のモニタ出力と、第2の周期フィルタ12の透過光を検出する第2の受光素子16のモニタ出力を規格化することができる。これにより、レーザの出力強度が変動した場合でも安定したモニタ値を得ることができ、波長制御が安定する。変形例でも、導波路型の第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12は、温度変化に対する波長特性のシフト方向が互いに逆になるように設計されており、温度変化に対する光源波長のずれの影響を抑制し、かつ、目標波長からの波長ずれと所定温度からの温度ずれを精度良く検出することができる。   Using the monitor output from the third light receiving element 17, the monitor output of the first light receiving element 15 that detects the transmitted light of the first periodic filter 11 and the first output that detects the transmitted light of the second periodic filter 12. The monitor output of the two light receiving elements 16 can be normalized. Thereby, even when the output intensity of the laser fluctuates, a stable monitor value can be obtained, and the wavelength control is stabilized. Even in the modified example, the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 of the waveguide type are designed so that the shift directions of the wavelength characteristics with respect to the temperature change are opposite to each other. The wavelength shift from the target wavelength and the temperature shift from the predetermined temperature can be detected with high accuracy.

<波長可変レーザ装置>
図9は、実施形態の波長可変レーザ装置1の概略図である。波長可変レーザ装置1は、波長可変レーザ光源と、波長ロッカー10と、コントローラ2を有する。波長ロッカー10の主要部分はフィルタ集積素子19として形成されており、温度制御用のペルチェ素子4上に配置されている。波長ロッカー10の第1の受光素子15と第2の受光素子16の出力は、コントローラ2の入力に接続される。
<Wavelength tunable laser device>
FIG. 9 is a schematic diagram of the wavelength tunable laser device 1 according to the embodiment. The wavelength tunable laser device 1 includes a wavelength tunable laser light source, a wavelength locker 10, and a controller 2. The main part of the wavelength locker 10 is formed as a filter integrated element 19 and is disposed on the Peltier element 4 for temperature control. Outputs of the first light receiving element 15 and the second light receiving element 16 of the wavelength locker 10 are connected to an input of the controller 2.

コントローラ2は、第1の受光素子15と第2の受光素子16のモニタ値に基づいて、波長可変レーザ光源3の波長と、ペルチェ素子4の温度、すなわち第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の温度を制御する。コントローラ2は、プロセッサ200とメモリ205を有し、プロセッサ200はメモリ205内のワークエリアを用いて演算を行う。   Based on the monitor values of the first light receiving element 15 and the second light receiving element 16, the controller 2 determines the wavelength of the wavelength tunable laser light source 3 and the temperature of the Peltier element 4, that is, the first periodic filter 11 and the second periodic filter 11. The temperature of the periodic filter 12 is controlled. The controller 2 includes a processor 200 and a memory 205, and the processor 200 performs calculations using a work area in the memory 205.

プロセッサ200は、加算器201、減算器202、波長制御部203、及び温度制御部204を有する。加算器201は、第1の受光素子15のモニタ値と第2の受光素子16のモニタ値の和を計算する。減算器202は、第1の受光素子15のモニタ値と第2の受光素子16のモニタ値の差を計算する。波長制御部203は、加算器201と減算器202の出力に基づいて、波長可変レーザ光源3の波長制御パラメータを調整し、光源波長を目標波長に制御する。また、温度ずれが検出された場合、温度制御部204はフィルタ集積素子19の温度が所定の温度に維持されるように、ペルチェ素子4に注入される電流量を制御する。波長可変レーザ光源3の制御パラメータと、ペルチェ素子4の制御パラメータはメモリ205に保存されている。   The processor 200 includes an adder 201, a subtracter 202, a wavelength control unit 203, and a temperature control unit 204. The adder 201 calculates the sum of the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element 16. The subtractor 202 calculates the difference between the monitor value of the first light receiving element 15 and the monitor value of the second light receiving element 16. The wavelength control unit 203 adjusts the wavelength control parameter of the wavelength tunable laser light source 3 based on the outputs of the adder 201 and the subtracter 202, and controls the light source wavelength to the target wavelength. When a temperature shift is detected, the temperature control unit 204 controls the amount of current injected into the Peltier element 4 so that the temperature of the filter integrated element 19 is maintained at a predetermined temperature. Control parameters for the wavelength tunable laser light source 3 and control parameters for the Peltier element 4 are stored in the memory 205.

第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の波長特性が図4(A)(及び図5(A))のように設定されている場合は(波長変化に対するモニタ強度の傾きが逆)、波長制御部203は、減算器202から出力されるモニタ値の差がゼロに近づくように、波長可変レーザ光源3の波長を制御する。これにより、波長可変レーザ光源3の波長は目標波長に調整される。温度制御部204は、加算器201から出力されるモニタ値の和が所定の値になるようにペルチェ素子4の電流量を制御し、フィルタ集積素子19の温度を調整する。   When the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are set as shown in FIG. 4A (and FIG. 5A) (the gradient of the monitor intensity with respect to the wavelength change is reversed). The wavelength control unit 203 controls the wavelength of the wavelength tunable laser light source 3 so that the difference between the monitor values output from the subtracter 202 approaches zero. Thereby, the wavelength of the wavelength tunable laser light source 3 is adjusted to the target wavelength. The temperature control unit 204 adjusts the temperature of the filter integrated element 19 by controlling the current amount of the Peltier element 4 so that the sum of the monitor values output from the adder 201 becomes a predetermined value.

第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12の波長特性が図6及び図7のように同じ特性に設定されている場合は、波長制御部203は、加算器201から出力されるモニタ値の和が所定の値になるように、波長可変レーザ光源3の波長を制御する。これにより、光源波長は目標波長に制御される。温度制御部204は、減算器202から出力されるモニタ値の差がゼロに近づくようにペルチェ素子4の電流量を制御して、フィルタ集積素子19の温度を調整する。   When the wavelength characteristics of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 are set to the same characteristics as shown in FIGS. 6 and 7, the wavelength control unit 203 outputs the monitor value output from the adder 201. The wavelength of the wavelength tunable laser light source 3 is controlled so that the sum of the values becomes a predetermined value. Thereby, the light source wavelength is controlled to the target wavelength. The temperature control unit 204 adjusts the temperature of the filter integrated element 19 by controlling the current amount of the Peltier element 4 so that the difference between the monitor values output from the subtracter 202 approaches zero.

フィルタ集積素子19(またはペルチェ素子4)の温度制御は必ずしも行わなくてもよい。実施形態の波長ロッカー10は、ある程度の温度変動がある場合でも、温度変化に対する波長特性のずれを常に相殺する方向に設計されているので、波長可変レーザ光源3の波長を目標波長に制御することが可能である。フィルタ集積素子19の温度を制御することで、光源の発振波長をさらに高精度に制御することができる。   The temperature control of the filter integrated element 19 (or the Peltier element 4) is not necessarily performed. Since the wavelength locker 10 of the embodiment is designed in a direction that always cancels the shift of the wavelength characteristic with respect to the temperature change even when there is a certain temperature fluctuation, the wavelength of the wavelength tunable laser light source 3 is controlled to the target wavelength. Is possible. By controlling the temperature of the filter integrated element 19, the oscillation wavelength of the light source can be controlled with higher accuracy.

以上、特定の実施例に基づいて発明を説明してきたが、本発明は上記の実施例に限定されない。たとえば、非対称MZ干渉計で形成される導波路型の周期フィルタの出力側光カプラ114、124として2×1カプラを使用する例を示したが、公知文献(たとえば特開2015-6854)に開示されている構造を採用して2×1カプラに替えて90°ハイブリッド導波路を用いてもよい。ビームスプリッタに替えて直角プリズムミラーを用いてもよい。また、フィルタ集積素子19とともに、第1の受光素子15と第2の受光素子16をペルチェ素子4上に配置してもよい。図9の波長ロッカー10に替えて、図8の波長ロッカー10Aを用いてもよい。第1の周期フィルタ11と第2の周期フィルタ12のそれぞれで2本の導波路の光路長差ΔL0は3mmに限定されず、用いる周波数帯またはグリッド間隔に応じて、適宜選択される。この場合も、2つの周期フィルタ間で温度変化に対する波長特性の変化が逆になるように共通光路長Lcomが設定される。   Although the invention has been described based on the specific embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, an example in which 2 × 1 couplers are used as the output-side optical couplers 114 and 124 of a waveguide type periodic filter formed by an asymmetric MZ interferometer has been disclosed, but this is disclosed in a publicly known document (for example, JP-A-2015-6854). A 90 ° hybrid waveguide may be used instead of the 2 × 1 coupler by adopting the structure described above. A right-angle prism mirror may be used instead of the beam splitter. In addition to the filter integrated element 19, the first light receiving element 15 and the second light receiving element 16 may be arranged on the Peltier element 4. Instead of the wavelength locker 10 of FIG. 9, the wavelength locker 10A of FIG. 8 may be used. The optical path length difference ΔL0 between the two waveguides in each of the first periodic filter 11 and the second periodic filter 12 is not limited to 3 mm, and is appropriately selected according to the frequency band to be used or the grid interval. Also in this case, the common optical path length Lcom is set so that the change in the wavelength characteristic with respect to the temperature change is reversed between the two periodic filters.

以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
(付記1)
光源からの出力光の一部を第1のモニタ光と第2のモニタ光に分岐する手段と、
前記第1のモニタ光が入力される第1の周期フィルタと、
前記第2のモニタ光が入力される第2の周期フィルタと、
前記第1の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第1の受光素子と、
前記第2の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第2の受光素子と、
を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、波長に対して透過光の強度が周期的に変化する波長特性を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、温度変化に対する波長特性のシフト方向が互いに逆であることを特徴とする波長ロッカー。
(付記2)
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、非対称のマッハツェンダ干渉計で形成されていることを特徴とする付記1に記載の波長ロッカー。
(付記3)
前記第1の周期フィルタは、第1導波路と、前記第1導波路よりも長い第2導波路を有し、
前記第2の周期フィルタは、第3導波路と、前記第3導波路よりも長い第4導波路を有し、
前記第1導波路と前記第2導波路の光路長差と、前記第3導波路と前記第4導波路の光路長差は同じであり、
前記第1導波路の光路長と、前記第3導波路の光路長は異なることを特徴とする付記2に記載の波長ロッカー。
(付記4)
前記第1導波路と前記第2導波路の共通光路長と、前記第3導波路と前記第4導波路の共通光路長は、前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタの温度変化に対する波長特性のシフト方向が互いに逆で、かつ同じシフト量となるように設定されていることを特徴とする付記3に記載の波長ロッカー。
(付記5)
前記第1導波路の温度変化に対する等価屈折率の変化の割合は、前記第2導波路の温度変化に対する等価屈折率の変化の割合よりも大きく、
前記第3導波路の温度変化に対する等価屈折率の変化の割合は、前記第4導波路の温度変化に対する等価屈折率の変化の割合よりも大きいことを特徴とする付記3に記載の波長ロッカー。
(付記6)
前記第2導波路は前記第1導波路よりも長く、前記第2導波路の幅は前記第1導波路の幅よりも狭く、
前記第4導波路は前記第3導波路よりも長く、前記第4導波路の幅は前記第3導波路の幅よりも狭いことを特徴とする付記3〜5のいずれかに記載の波長ロッカー。
(付記7)
目標波長において、前記第1の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向と、前記第2の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向は逆方向であり、かつ前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値が同じであることを特徴とする付記1に記載の波長ロッカー。
(付記8)
目標波長において、前記第1の受光素子の出力値の波長に対する変化と、前記第2の受光素子の出力値の波長に対する変化は同じであることを特徴とする付記1に記載の波長ロッカー。
(付記9)
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、同一基板上にモニリシックに形成されていることを特徴とする付記1〜8のいずれかに記載の波長ロッカー。
(付記10)
レーザ光源と、
前記レーザ光源の出力光の一部が入力される波長ロッカーと、
前記波長ロッカーの出力に基づいて、前記レーザ光源の波長を目標波長に制御するコントローラと
を有する波長可変レーザ装置において、
前記波長ロッカーは、前記レーザ光源の出力光の一部を第1のモニタ光と第2のモニタ光に分岐する手段と、前記第1のモニタ光が入力される第1の周期フィルタと、前記第2のモニタ光が入力される第2の周期フィルタと、前記第1の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第1の受光素子と、前記第2の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第2の受光素子と、を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、波長に対して透過光の強度が周期的に変化する波長特性を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、温度変化に対する波長特性のシフト方向が互いに逆であり、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の和または差を用いて、光源波長を前記目標波長に制御することを特徴とする波長可変レーザ装置。
(付記11)
目標波長において、前記第1の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向と、前記第2の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向は逆方向であり、かつ前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値が同じであり、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の差がゼロに近づくように前記レーザ光源の波長を制御することを特徴とする付記10に記載の波長可変レーザ装置。
(付記12)
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタの温度を調整する温度調整素子、
をさらに有し、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の和が所定の値になるように、前記温度調整素子の温度を制御することを特徴とする付記11に記載の波長可変レーザ装置。
(付記13)
目標波長において、前記第1の受光素子のモニタ値の波長に対する変化と、前記第2の受光素子のモニタ値の波長に対する変化は同じであり、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の和が所定の値になるように前記レーザ光源の波長を制御することを特徴とする付記10に記載の波長可変レーザ装置。
(付記14)
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタの温度を調整する温度調整素子、
をさらに有し、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の差がゼロに近づくように、前記温度調整素子の温度を制御することを特徴とする付記13に記載の波長可変レーザ装置。
(付記15)
波長ロッカーを有する波長可変レーザ装置の制御方法であって、
前記波長ロッカーに、波長に対して透過光の強度が周期的に変化する波長特性を有し、温度変化に対する波長特性のシフト方向が逆になる温度特性を有する第1の周期フィルタと第2の周期フィルタを配置し、
前記第1の周期フィルタの透過出力と前記第2の周期フィルタの透過出力をモニタし、
前記第1の周期フィルタの第1モニタ値と、前記第2の周期フィルタの第2モニタ値の和または差を用いて、光源波長を目標波長に制御する
ことを特徴とする波長可変レーザ装置の制御方法。
(付記16)
前記目標波長において、前記第1モニタ値の波長に対する変化の方向と前記第2モニタ値の変化の方向は逆方向であり、かつ前記第1モニタ値と前記第2モニタ値が同じになるように前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタを調整し、
前記第1モニタ値と前記第2モニタ値の差がゼロに近づくように光源波長を制御することを特徴とする付記15に記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
(付記17)
前記第1モニタ値と前記第2モニタ値の和が所定の値になるように、前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタの温度を制御することを特徴とする付記16に記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
(付記18)
目標波長において、前記第1モニタ値の波長に対する変化と前記第2モニタ値の波長に対する変化が同じになるように前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタを調整し、
前記第1モニタ値と前記第2モニタ値の和が所定の値になるように光源波長を制御することを特徴とする付記15に記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
(付記19)
前記第1モニタ値と前記第2モニタ値の差がゼロに近づくように、前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタの温度を制御することを特徴とする付記18に記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
The following notes are presented for the above explanation.
(Appendix 1)
Means for branching a part of output light from the light source into first monitor light and second monitor light;
A first periodic filter to which the first monitor light is input;
A second periodic filter to which the second monitor light is input;
A first light receiving element for monitoring the intensity of light transmitted through the first periodic filter;
A second light receiving element for monitoring the intensity of light transmitted through the second periodic filter;
Have
The first periodic filter and the second periodic filter have wavelength characteristics in which the intensity of transmitted light periodically changes with respect to the wavelength,
The wavelength locker, wherein the first periodic filter and the second periodic filter have opposite wavelength characteristics shift directions with respect to temperature change.
(Appendix 2)
The wavelength locker according to appendix 1, wherein the first periodic filter and the second periodic filter are formed of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer.
(Appendix 3)
The first periodic filter has a first waveguide and a second waveguide longer than the first waveguide,
The second periodic filter has a third waveguide and a fourth waveguide longer than the third waveguide,
The optical path length difference between the first waveguide and the second waveguide and the optical path length difference between the third waveguide and the fourth waveguide are the same,
The wavelength locker according to appendix 2, wherein the optical path length of the first waveguide is different from the optical path length of the third waveguide.
(Appendix 4)
The common optical path length of the first waveguide and the second waveguide, and the common optical path length of the third waveguide and the fourth waveguide are the temperature changes of the first periodic filter and the second periodic filter. The wavelength locker according to appendix 3, wherein the shift directions of the wavelength characteristics with respect to are opposite to each other and have the same shift amount.
(Appendix 5)
The rate of change of the equivalent refractive index with respect to the temperature change of the first waveguide is larger than the rate of change of the equivalent refractive index with respect to the temperature change of the second waveguide,
The wavelength locker according to appendix 3, wherein a rate of change of the equivalent refractive index with respect to a temperature change of the third waveguide is larger than a rate of change of the equivalent refractive index with respect to a temperature change of the fourth waveguide.
(Appendix 6)
The second waveguide is longer than the first waveguide, and the width of the second waveguide is narrower than the width of the first waveguide;
The wavelength locker according to any one of appendices 3 to 5, wherein the fourth waveguide is longer than the third waveguide, and the width of the fourth waveguide is narrower than the width of the third waveguide. .
(Appendix 7)
At the target wavelength, the direction of change of the monitor value of the first light receiving element with respect to the wavelength is opposite to the direction of change of the monitor value of the second light receiving element with respect to the wavelength. The wavelength locker according to appendix 1, wherein the monitor value and the monitor value of the second light receiving element are the same.
(Appendix 8)
The wavelength locker according to appendix 1, wherein the change of the output value of the first light receiving element with respect to the wavelength at the target wavelength is the same as the change of the output value of the second light receiving element with respect to the wavelength.
(Appendix 9)
The wavelength locker according to any one of appendices 1 to 8, wherein the first periodic filter and the second periodic filter are formed in a monistic manner on the same substrate.
(Appendix 10)
A laser light source;
A wavelength locker into which a part of the output light of the laser light source is input;
In a wavelength tunable laser device having a controller that controls the wavelength of the laser light source to a target wavelength based on the output of the wavelength locker,
The wavelength locker includes means for branching a part of output light of the laser light source into first monitor light and second monitor light, a first periodic filter to which the first monitor light is input, A second periodic filter to which the second monitor light is input; a first light receiving element for monitoring the intensity of the light transmitted through the first periodic filter; and the intensity of the light transmitted through the second periodic filter. A second light receiving element for monitoring
The first periodic filter and the second periodic filter have wavelength characteristics in which the intensity of transmitted light periodically changes with respect to the wavelength,
In the first periodic filter and the second periodic filter, the shift directions of the wavelength characteristics with respect to the temperature change are opposite to each other,
The tunable laser apparatus, wherein the controller controls a light source wavelength to the target wavelength by using a sum or a difference between a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element.
(Appendix 11)
At the target wavelength, the direction of change of the monitor value of the first light receiving element with respect to the wavelength is opposite to the direction of change of the monitor value of the second light receiving element with respect to the wavelength. The monitor value and the monitor value of the second light receiving element are the same,
The wavelength according to appendix 10, wherein the controller controls the wavelength of the laser light source so that a difference between a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element approaches zero. Variable laser device.
(Appendix 12)
A temperature adjusting element for adjusting the temperature of the first periodic filter and the second periodic filter;
Further comprising
The controller 11 controls the temperature of the temperature adjusting element so that a sum of a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element becomes a predetermined value. The wavelength tunable laser device described in 1.
(Appendix 13)
At the target wavelength, the change of the monitor value of the first light receiving element with respect to the wavelength is the same as the change of the monitor value of the second light receiving element with respect to the wavelength.
The controller 10 controls the wavelength of the laser light source so that a sum of a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element becomes a predetermined value. Tunable laser device.
(Appendix 14)
A temperature adjusting element for adjusting the temperature of the first periodic filter and the second periodic filter;
Further comprising
Item 14. The supplementary note 13, wherein the controller controls the temperature of the temperature adjustment element so that a difference between a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element approaches zero. Tunable laser device.
(Appendix 15)
A method of controlling a wavelength tunable laser device having a wavelength locker,
The wavelength locker has a wavelength characteristic in which the intensity of transmitted light periodically changes with respect to a wavelength, and a first periodic filter having a temperature characteristic in which a shift direction of the wavelength characteristic with respect to a temperature change is reversed, and a second Place a periodic filter,
Monitoring the transmission output of the first periodic filter and the transmission output of the second periodic filter;
A wavelength tunable laser device that controls a light source wavelength to a target wavelength by using a sum or difference of a first monitor value of the first periodic filter and a second monitor value of the second periodic filter Control method.
(Appendix 16)
In the target wavelength, the direction of change of the first monitor value with respect to the wavelength is opposite to the direction of change of the second monitor value, and the first monitor value and the second monitor value are the same. Adjusting the first periodic filter and the second periodic filter;
16. The method of controlling a wavelength tunable laser device according to appendix 15, wherein the light source wavelength is controlled so that a difference between the first monitor value and the second monitor value approaches zero.
(Appendix 17)
The temperature of the first periodic filter and the second periodic filter is controlled so that the sum of the first monitor value and the second monitor value becomes a predetermined value. Control method of wavelength tunable laser device.
(Appendix 18)
Adjusting the first periodic filter and the second periodic filter so that the change of the first monitor value with respect to the wavelength and the change of the second monitor value with respect to the wavelength are the same at the target wavelength;
16. The method of controlling a wavelength tunable laser device according to appendix 15, wherein the light source wavelength is controlled so that a sum of the first monitor value and the second monitor value becomes a predetermined value.
(Appendix 19)
The wavelength tunable according to appendix 18, wherein temperatures of the first periodic filter and the second periodic filter are controlled so that a difference between the first monitor value and the second monitor value approaches zero. Control method of laser apparatus.

1 波長可変レーザ装置
2 コントローラ
3 波長可変レーザ光源
4 ペルチェ素子
10、10A、波長ロッカー
11 第1の周期フィルタ
12 第2の周期フィルタ
13 基板
14 分岐導波路
15 第1の受光素子
16 第2の受光素子
17 第3の受光素子
19 フィルタ集積素子
111 第1導波路
112 第2導波路
113、123 入力側光カプラ
114、124 出力側光カプラ
121 第3導波路
122 第4導波路
200 プロセッサ
201 加算器
202 減算器
203 波長制御部
204 温度制御部
205 メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wavelength variable laser apparatus 2 Controller 3 Wavelength variable laser light source 4 Peltier element 10, 10A, wavelength locker 11 1st periodic filter 12 2nd periodic filter 13 Substrate 14 Branching waveguide 15 1st light receiving element 16 2nd light reception Element 17 Third light receiving element 19 Filter integrated element 111 First waveguide 112 Second waveguide 113, 123 Input side optical coupler 114, 124 Output side optical coupler 121 Third waveguide 122 Fourth waveguide 200 Processor 201 Adder 202 Subtractor 203 Wavelength control unit 204 Temperature control unit 205 Memory

Claims (10)

光源からの出力光の一部を第1のモニタ光と第2のモニタ光に分岐する手段と、
前記第1のモニタ光が入力される第1の周期フィルタと、
前記第2のモニタ光が入力される第2の周期フィルタと、
前記第1の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第1の受光素子と、
前記第2の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第2の受光素子と、
を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、波長に対して透過光の強度が周期的に変化する波長特性を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、温度変化に対する波長特性のシフト方向が互いに逆であることを特徴とする波長ロッカー。
Means for branching a part of output light from the light source into first monitor light and second monitor light;
A first periodic filter to which the first monitor light is input;
A second periodic filter to which the second monitor light is input;
A first light receiving element for monitoring the intensity of light transmitted through the first periodic filter;
A second light receiving element for monitoring the intensity of light transmitted through the second periodic filter;
Have
The first periodic filter and the second periodic filter have wavelength characteristics in which the intensity of transmitted light periodically changes with respect to the wavelength,
The wavelength locker, wherein the first periodic filter and the second periodic filter have opposite wavelength characteristics shift directions with respect to temperature change.
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、非対称のマッハツェンダ干渉計で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の波長ロッカー。   The wavelength locker according to claim 1, wherein the first periodic filter and the second periodic filter are formed of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer. 前記第1の周期フィルタは、第1導波路と、前記第1導波路よりも長い第2導波路を有し、
前記第2の周期フィルタは、第3導波路と、前記第3導波路よりも長い第4導波路を有し、
前記第1導波路と前記第2導波路の光路長差と、前記第3導波路と前記第4導波路の光路長差は同じであり、
前記第1導波路の光路長と、前記第3導波路の光路長は異なることを特徴とする請求項2に記載の波長ロッカー。
The first periodic filter has a first waveguide and a second waveguide longer than the first waveguide,
The second periodic filter has a third waveguide and a fourth waveguide longer than the third waveguide,
The optical path length difference between the first waveguide and the second waveguide and the optical path length difference between the third waveguide and the fourth waveguide are the same,
The wavelength locker according to claim 2, wherein the optical path length of the first waveguide and the optical path length of the third waveguide are different.
前記第2導波路は前記第1導波路よりも長く、前記第2導波路の幅は前記第1導波路の幅よりも狭く、
前記第4導波路は前記第3導波路よりも長く、前記第4導波路の幅は前記第3導波路の幅よりも狭いことを特徴とする請求項3に記載の波長ロッカー。
The second waveguide is longer than the first waveguide, and the width of the second waveguide is narrower than the width of the first waveguide;
4. The wavelength locker according to claim 3, wherein the fourth waveguide is longer than the third waveguide, and the width of the fourth waveguide is narrower than the width of the third waveguide.
目標波長において、前記第1の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向と、前記第2の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向は逆方向であり、かつ前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値が同じであることを特徴とする請求項1に記載の波長ロッカー。   At the target wavelength, the direction of change of the monitor value of the first light receiving element with respect to the wavelength is opposite to the direction of change of the monitor value of the second light receiving element with respect to the wavelength. The wavelength locker according to claim 1, wherein a monitor value and a monitor value of the second light receiving element are the same. 目標波長において、前記第1の受光素子の出力値の波長に対する変化と、前記第2の受光素子の出力値の波長に対する変化は同じであることを特徴とする請求項1に記載の波長ロッカー。   2. The wavelength locker according to claim 1, wherein, at a target wavelength, a change in the output value of the first light receiving element with respect to the wavelength is the same as a change in the output value of the second light receiving element with respect to the wavelength. レーザ光源と、
前記レーザ光源の出力光の一部が入力される波長ロッカーと、
前記波長ロッカーの出力に基づいて、前記レーザ光源の波長を目標波長に制御するコントローラと
を有する波長可変レーザ装置において、
前記波長ロッカーは、前記レーザ光源の出力光の一部を第1のモニタ光と第2のモニタ光に分岐する手段と、前記第1のモニタ光が入力される第1の周期フィルタと、前記第2のモニタ光が入力される第2の周期フィルタと、前記第1の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第1の受光素子と、前記第2の周期フィルタを透過した光の強度をモニタする第2の受光素子と、を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、波長に対して透過光の強度が周期的に変化する波長特性を有し、
前記第1の周期フィルタと前記第2の周期フィルタは、温度変化に対する波長特性のシフト方向が互いに逆であり、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の和または差を用いて、光源波長を前記目標波長に制御することを特徴とする波長可変レーザ装置。
A laser light source;
A wavelength locker into which a part of the output light of the laser light source is input;
In a wavelength tunable laser device having a controller that controls the wavelength of the laser light source to a target wavelength based on the output of the wavelength locker,
The wavelength locker includes means for branching a part of output light of the laser light source into first monitor light and second monitor light, a first periodic filter to which the first monitor light is input, A second periodic filter to which the second monitor light is input; a first light receiving element for monitoring the intensity of the light transmitted through the first periodic filter; and the intensity of the light transmitted through the second periodic filter. A second light receiving element for monitoring
The first periodic filter and the second periodic filter have wavelength characteristics in which the intensity of transmitted light periodically changes with respect to the wavelength,
In the first periodic filter and the second periodic filter, the shift directions of the wavelength characteristics with respect to the temperature change are opposite to each other,
The tunable laser apparatus, wherein the controller controls a light source wavelength to the target wavelength by using a sum or a difference between a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element.
目標波長において、前記第1の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向と、前記第2の受光素子のモニタ値の波長に対する変化の方向は逆方向であり、かつ前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値が同じであり、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の差がゼロに近づくように前記レーザ光源の波長を制御することを特徴とする請求項7に記載の波長可変レーザ装置。
At the target wavelength, the direction of change of the monitor value of the first light receiving element with respect to the wavelength is opposite to the direction of change of the monitor value of the second light receiving element with respect to the wavelength. The monitor value and the monitor value of the second light receiving element are the same,
8. The controller according to claim 7, wherein the controller controls the wavelength of the laser light source so that a difference between a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element approaches zero. Tunable laser device.
目標波長において、前記第1の受光素子のモニタ値の波長に対する変化と、前記第2の受光素子のモニタ値の波長に対する変化は同じであり、
前記コントローラは、前記第1の受光素子のモニタ値と前記第2の受光素子のモニタ値の和が所定の値になるように前記レーザ光源の波長を制御することを特徴とする請求項7に記載の波長可変レーザ装置。
At the target wavelength, the change of the monitor value of the first light receiving element with respect to the wavelength is the same as the change of the monitor value of the second light receiving element with respect to the wavelength.
8. The controller according to claim 7, wherein the controller controls a wavelength of the laser light source so that a sum of a monitor value of the first light receiving element and a monitor value of the second light receiving element becomes a predetermined value. The tunable laser device described.
波長ロッカーを有する波長可変レーザ装置の制御方法であって、
前記波長ロッカーに、波長に対して透過光の強度が周期的に変化する波長特性を有し、温度変化に対する波長特性のシフト方向が逆になる温度特性を有する第1の周期フィルタと第2の周期フィルタを配置し、
前記第1の周期フィルタの透過出力と前記第2の周期フィルタの透過出力をモニタし、
前記第1の周期フィルタの第1モニタ値と、前記第2の周期フィルタの第2モニタ値の和または差を用いて、光源波長を目標波長に制御する
ことを特徴とする波長可変レーザ装置の制御方法。
A method of controlling a wavelength tunable laser device having a wavelength locker,
The wavelength locker has a wavelength characteristic in which the intensity of transmitted light periodically changes with respect to a wavelength, and a first periodic filter having a temperature characteristic in which a shift direction of the wavelength characteristic with respect to a temperature change is reversed, and a second Place a periodic filter,
Monitoring the transmission output of the first periodic filter and the transmission output of the second periodic filter;
A wavelength tunable laser device that controls a light source wavelength to a target wavelength by using a sum or difference of a first monitor value of the first periodic filter and a second monitor value of the second periodic filter Control method.
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